mikrobiologia spożywcza. - mamz.plmamz.pl/almanach/skrypty/pokazy/mikrobiologia.pdf · pozytywna i...

Mikrobiologia spożywcza.

Opracował: mgr inż. Artur Szcześniak

Tematyka1. Wiadomości wstępne.

2. Przykłady wymazów i posiewów.3. Zarys rozwoju mikrobiologii.4. Systematyka drobnoustrojów.5. Środowisko bytowania drobnoustrojów.6. Rodzaj, kształt i budowa bakterii.

7. Właściwości i występowanie wybranych bakterii chorobotwórczych.

Tematyka8. Rodzaje, kształty i budowa drożdży.9. Rodzaje, kształty i budowa pleśni.

10. Pozytywna i negatywna rola drobnoustrojów w przemyśle spożywczym.

11. Pozytywna i negatywna rola drobnoustrojów w przemyśle .

12. Mikroflora szkodliwa dla procesów technologicznych i zdrowia człowieka.

Wiadomości wstępne.• Mikrobiologia – jest to nauka o drobnoustrojach.

Nazwa pochodzi z języka greckiego, składa się z trzech słów:

• - Mikros – mały• - Bios – życie• - Logos – nauka• Dziedziną tej nauki są drobnoustroje nazywane

inaczej mikroorganizmami.• Mikroorganizmy – są to organizmy żywe nie

widoczne gołym okiem, widoczne jedynie pod mikroskopem w znacznym powiększeniu .

Wiadomości wstępne.• Cele nauczania mikrobiologii:Celem nauczania jest poznanie warunków rozwoju,

cech środowiska bytowania, budowy oraz przejawów życiowych mikroorganizmów, do których zalicza się:

• -wirusy• -bakterie• -grzyby mikroskopowe• -pierwotniaki, glonyKolejnym zadaniem mikrobiologii jest powiązanie

wiedzy ogólnej z praktyką, w zależności, do jakiej działalności wykorzystuje się wiadomości z mikrobiologii wyróżnia się podział tej dyscypliny nauki.

Wiadomości wstępne.• Mikrobiologia jako nauka składa się z następujących

odrębnych dziedzin:

• Mikrobiologia ogólna - zajmuje się budową(morfologią), czynnościami życiowymi (fizjologią), oraz metodami badań i hodowlą drobnoustrojów.

• Mikrobiologia przemysłowa - zajmuje sięwykorzystaniem drobnoustrojów w określonych branżach przemysłu.

• Jedną z nich jest mikrobiologia żywności, zajmująca się wykorzystaniem i wpływem drobnoustrojów w procesach technologii przemysłu spożywczego.

Wiadomości wstępne.• Mikrobiologia rolnicza - bada procesy

mikrobiologiczne zachodzące przy uprawie roślin.

• Mikrobiologia lekarska - zajmuje się diagnozą, profilaktyką i walką z drobnoustrojami chorobotwórczymi.

• Mikrobiologia sanitarna – bada źródła zakażeńmikrobiologicznych oraz zajmuje się higienąprodukcji.

• Mikrobiologia weterynaryjna – zajmuje sięchorobami zwierząt hodowlanych i dzikich.

Przykłady wymazów i posiewów mikrobiologicznych.

Zarys rozwoju mikrobiologii.• Historię mikrobiologii datuje się od czasów

starożytnych. Procesy biochemiczne z udziałem drobnoustrojów wykorzystywane były w starożytności do warzenia piwa, wyrobu wina i octu oraz do przygotowywania ciast.

• Rozwój nowoczesny mikrobiologii datuje się od momentu wynalezienia mikroskopu przez braci Jonsen′s w 1590 roku.

Zarys rozwoju mikrobiologii.• Dokładne obserwacje drobnoustrojów umożliwiło

skonstruowanie mikroskopu (pozwał powiększyć do 300 razy) przez A. Von Leeuwenhoek′a.

• Wykorzystanie wiedzy w zakresie mikrobiologii na dużą skalę datuje się na drugą połowędziewiętnastego wieku, czyli od rozpoznania przez L. Pasteur czynników powodujących fermentacjęalkoholową oraz inne procesy fermentacyjne jest on twórcą metody utrwalania żywności poprzez proces pasteryzacji, polegający na ingerencji w środowisko bytowania drobnoustrojów, poprzez proces podniesienia temperatury.

• Odkrycie Pasteura zapoczątkowało rozwój mikrobiologii przemysłowej oraz mikrobiologii żywności.

Systematyka drobnoustrojów.• Drobnoustroje, czyli mikroorganizmy – są to

organizmy żywe bardzo trudne do scharakteryzowania. Przyjmuje się, że są to organizmy żywe widoczne w powiększeniu od 100 do kilku tysięcy razy.

• Najmniejszą wielkościowo grupą drobnoustrojów sąwirusy (pow. do 10.000 razy), których organizmy składają się wyłącznie z cząsteczki kwasu nukleinowego otoczonego powłoką białkową. Wirusy zalicza się do bezwzględnych pasożytów.

Systematyka drobnoustrojów.Drugą pod względem wielkości

grupą mikroorganizmów sąbakterie (widoczne pod powiększeniem od kilkuset do kilku tysięcy razy), znajdująsię one na pograniczu świata roślinnego i zwierzęcego, posiadają bardziej niż wirusy skomplikowaną budowę, wyposażenie enzymatyczne, a niektóre gatunki posiadajązdolność ruchu poprzez tzw. rzęski.

Systematyka drobnoustrojów.• Bakterie powodują wiele przemian

mikrobiologicznych takich jak: reakcje gnilne lub fermentacyjne.

• Grzyby mikroskopowe zaliczane są do największych rozmiarami drobnoustrojów, zalicza się do nich drożdże i pleśnie.

Systematyka drobnoustrojów.• Drożdże – są to grzyby jednokomórkowe

rozmnażające się przez podział lub pączkowanie, dzięki wyposażeniu enzymatycznemu posiadajązdolność rozkładu substancji złożonych chemicznie na substancje proste i wywoływania reakcji fermentacji alkoholowej.

• Pleśnie – są to grzyby mikroskopowe o bardziej skomplikowanej budowie składają się z dwóch podstawowych części grzybni oraz zarodni. Rozmnażają się głównie przez zarodnikowanie.

• Pierwotniaki – są to zazwyczaj organizmy jednokomórkowe cechujące się bardzie skomplikowaną budową zaliczane są zarówno do roślin jak i zwierząt.

Środowiska bytowania drobnoustrojów.

• Środowiska bytowania drobnoustrojów podzielićmożna na dwie grupy:

I · Środowiska wtórne – do nich drobnoustroje przedostają się ze środowisk pierwotnych.

· Środowiska pierwotne (podstawowe) - Jest to środowisko, w którym drobnoustroje mają warunki do rozwoju.

II· Środowiska podstawowe – jest to gleba oraz woda

· Środowiska wtórne – jest to głównie powietrze, w którym znajduje się para wodna i pyły.


• Gleba – jest to środowisko bytowania drobnoustrojów takich jak:

• a) Bakterie • b) Grzyby• c) Pierwotniaki

• Ze względu na obecność w glebie składników organicznych (obumarłych) drobnoustroje mająmożliwość przetwarzania złożonych związków organicznych na związki proste i wchłanianie ich.


• W wyniku tego procesu gleba wzbogacona zostaje o pierwiastki mineralne, które nie zostająwchłaniane przez drobnoustroje lub są wynikiem przemiany materii drobnoustrojów. Proces ten określa się jako mineralizację związków organicznych.

• Pozostałe w glebie związki mineralne wykorzystywane są przez rośliny do tworzenia tkanek, które po obumarciu stają się pożywką dla drobnoustrojów.


Schemat procesu mineralizacji.

Związki organiczne

DrobnoustrojeZwiązki mineralne

Rośliny


• Obecność drobnoustrojów w glebie jest zróżnicowana pod względem ilościowym im bliżej powierzchni tym więcej a im głębiej tym mniej drobnoustrojów. Jest to uwarunkowane obecnością substancji odżywczych.

• Woda – najbogatsze w mikroflorę są wody gruntowe, ich ilość zależy od głębokości i ujęcia (im głębiej tym mniej drobnoustrojów.


• Powietrze – do środowiska tego drobnoustroje przedostają się wraz z parą wodną pyłem i kurzem. Obecność drobnoustrojów w powietrzu jest zależna od położenia geograficznego, pory roku, więcej drobnoustrojów znajduje się w miejskim niż wiejskim powietrzu.

• Powietrze jest środowiskiem, w którym drobnoustroje bytują czasowo nie rozwijając się.

Rodzaje, kształty i budowa bakterii.

Bakterie stanowią najliczniejszą grupę drobnoustrojów. Są organizmami jednokomórkowymi., dzielimy je na:

Ze względu na ich wygląd :- Bakterie kuliste ( Coccaceae),- Bakterie cylindryczne (Bacteriaceae i Bacillaceae),- Bakterie spiralne ( Spirillaceae)


Budowa komórki bakterii.


Budowa komórki bakterii.- Ściany komórkowej,- Błony cytoplazmatycznej,- Cytoplazmy,


Ściana komórkowa jest elastyczna i wytrzymała na rozerwanie, chroni komórkę przed szkodliwymi wpływami środowiska oraz nadaje jej określony kształt.

Błona cytoplazmatyczna ma charakter półprzepuszczalnej błony.

Cytoplazma jest to galaretowata substancja o charakterze białkowym wypełniająca wnętrze komórki. Na jej terenie występuje jądro ( nukleoid) w postaci cienkiej nici.


W cytoplazmie występujątakże ziarenka zwane rybosomami odgrywające znaczącąrolę w syntezie białka.

U niektórych bakterii występują wypustki cytoplazmatyczne : długie – rzęski oraz cieńsze fimbrie.

Budowa sekwencji DNA bakterii.

Właściwości i występowanie wybranych bakterii chorobotwórczych.

• Staphylococcus aureus – gronkowiec złocisty.• Jest względnym beztlenowcem.• Temperatura rozwoju 5-48oC.• pH 4,7-9,0.• Minimalna dawka ok.51 ug.• Aktywność wodna 0,89• Występowanie: w jamie nosowo-gardłowej i

skórze, w mleku i przetworach mlecznych, lodach, kremach.

• Drobnoustroje antagonistyczne: E.coli, Proteusvugaris, enterokoki, Pediococcus cerevisiae.


• Slmonella.• Jest tlenowcem lub względnie beztlenowcem.• Temperatura rozwoju 5,2 -48oC.• pH 4,5-9,0.• Minimalna dawka ok.105.• Aktywność wodna 0,92• Występowanie: w ściekach, glebie, przewodzie

pokarmowym; głównie surowce pochodzenia zwierzęcego.

• Drobnoustroje antagonistyczne: niektóre szczepy Pseudomonas.


• Listeria monocytogenes.• Jest tlenowcem lub mikroaerofilem.• Temperatura rozwoju 0 -45oC.• pH 5,5-9,6.• Minimalna dawka ok.105.• Aktywność wodna 0,92• Występowanie: w glebie, wodzie, produktach

zwierzęcych,sery miekkie, warzywa.• Drobnoustroje antagonistyczne: bakterie kasu

mlekowego szczepy Lactobacillus lactis.


• Clostridium botulinum – laseczka jadu kiełbasianego, (Clostridium butyricum – laseczka fermentacji masłowej, Clostridium perfingens – laseczka zgorzeli gazowej).

• Jest beztlenowcem.• Temperatura rozwoju 3,3 -48oC.• pH 4,6-9,0.• Minimalna dawka ok.5ng3.• Aktywność wodna 0,94• Występowanie: w glebie, rybach, roślinach

strączkowych, mięsie i wędlinach produkowanych w warunkach domowych, konserwy o pH > 4,5.

• Drobnoustroje antagonistyczne: Brevibacterium linens, Clostridium sporognes.

Rodzaje, kształty i budowa drożdży.

Drożdże zaliczane są do grupy grzybów mikroskopowych, są to organizmy jednokomórkowe, których środowiskiem pierwotnym jest gleba.

Jako środowisko wtórne dla drożdży wymienić można: • · Powierzchnię owoców, których sok jest

pożywką dla drożdży• · Powierzchnię warzyw • · Rośliny zielone


• Drożdże są też w powietrzu i cieczach.• Drożdże są też organizmami szeroko

rozpowszechnionymi w przyrodzie występującymi w wielu gatunkach.

• Drożdże z punktu widzenia technologicznego klasyfikuje się do dwóch podstawowych grup:

• · Drożdże szlachetne – pełnią pozytywną rolę w procesach technologicznych

• · Drożdże dzikie – powodują straty technologiczne i magazynowe.


Do drożdży szlachetnych zaliczyć można drożdże hodowane np. drożdże piekarskie, hodowane na skalę przemysłową.


Budowa komórki drożdży:


Budowa komórki drożdży:• 1. ściana komórkowa zewnętrzna• 2. błona komórkowa (cytoplazmatyczna) • 3. cytoplazma wypełniająca wnętrze komórki• 4. rybosomy• 5. krystaloid (jąderko)• 6. jądro• 7. mitochondria• 8. cząsteczki białka tzw. kryształy białka• 9. wodniczki• 10. lipidy


Budowa komórki drożdży:

Saccharomyces Cerevisiae


Błona komórkowa – zbudowana jest z zagęszczonej cytoplazmy, posiada właściwości półprzepuszczalne przenikają przez nią do wnętrza substancje odżywcze (węglowodany, tłuszcze, białka) w postaci prostej, wydzielane natomiast sąna zewnątrz enzymy i produkty przemiany materii (enzymy – zymaza, oraz produkty przemiany materii – alkohol i dwutlenek węgla).


Jądro komórkowe – zawiera kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), którego rolą jest przekaz informacji genetycznej o budowie, składzie i funkcjach komórek potomnych.

Ponadto w skład jądra komórkowego wchodzi plazma jądrowa posiadająca charakter białkowy oraz jąderko.


Funkcje części anatomicznych komórki drożdżowej:• Ściana komórkowa – zbudowana jest z

hemocelulozy, która jest substancją stosunkowo małotrwałą w skutek czego drożdże są podatne na samounicestwienie (autoliza).

• Zjawisko to polega na uszkodzeniu ściany komórkowej pod wpływem dużego stężenia enzymu zymazy przepalającego ściany komórkowe drożdży, zjawisko samounicestwienia zachodzi np. w drożdżach prasowanych piekarskich przechowywanych w niewłaściwych warunkach (wysoka temperatura i wilgotność)lubprzefermentowanych rozczynach.


Cytoplazma – jest to bezbarwna plazmoidalna ciecz o strukturze żelu, w której rozmieszczone są części anatomiczne komórki.

Substancje zapasowe i wodniczki, kropla tłuszczu, ciałko oleiste, kryształy białka – są to substancje

• gromadzone głównie w starszych komórkach, uzyskiwane z nadwyżek substancji odżywczych

• gromadzone jako materiał zapasowy posiadający charakter białkowy, tłuszczowy i węglowodanowy.


Rybosomy – odpowiadają za przekaz informacji dotyczących procesów fizjologicznych komórki takich jak oddychanie, wchłanianie przemiana materii, gospodarka enzymatyczna.

Glikogen – jest to substancja zapasowa o charakterze węglowodanowym.

Cząsteczki tłuszczu – są to substancje zapasowe składające się z tłuszczów zawierających nasycone kwasy tłuszczowe.


Kształty komórek drożdżowych:• · Komórki kuliste • · Komórki elipsoidalne • · Komórki jajowate• · Komórki mniej lub bardziej wydłużone

Kształty komórek drożdży są do siebie upodobnione, w związku z czym nie mogą służyć jako cecha rozpoznawcza gatunków, kształty komórek zmieniają się wraz z wiekiem komórki i są zależne od warunków środowiska.


Wielkość komórek drożdżowych:• Szerokość średnio 5 µm• Długość średnio 10 µm• 1 µm =1 mikrometr = 0,000001цm

Skupiska komórek drożdży:• Drożdże tworzą skupiska w postaci łańcuszków

powstałych poprzez podział komórek.


Podstawowe wiadomości o rozmnażaniu się drożdży:• Drożdże mogą rozmnażać się przez pączkowanie

(podział komórki), lub przez zarodnikowanie najczęstszą formą rozmnażania się drożdży jest pączkowanie (w niesprzyjających warunkach dla drożdży posiadają zdolność wytworzenia zarodników) rzadziej obserwowane jest rozmnażanie poprzez podział komórki.

Rodzaje, kształty i budowa pleśni.

Pleśnie, podobnie jak drożdże, zalicza się do gromady grzybów. Są to organizmy jedno- lub wielokomórkowe. Pleśń w podłożu w którym rośnie, tworzy grzybnię składającą sięz delikatnych nitek zwanych strzępkami.

Strzępki mogą być różnej długości. Średnica strzępki waha się od 1 do 15 µm..

Komórka pleśni w swojej budowie nie różni sięzasadniczo od budowy komórki roślin wyższych. Składa się ona ze ściany komórkowej, błony cytoplazmatycznej, cytoplazmy i jądra.


alternaria penicillum

Pozytywna i negatywna rola drobnoustrojów w przemyśle

spożywczym.

• Drobnoustroje w przemyśle spożywczym wykorzystywane są w wielu procesach technologicznych gdzie pełnią różnoraką rolępozytywną z punktu widzenia produkcji.

• Drobnoustroje są również czynnikiem negatywnym w niektórych procesach technologicznych.

• Drobnoustroje pożądane w określonej branży mogą być niepożądane w innym typie produkcji.


spożywczym.Pozytywna rola drobnoustrojów w przemyśle

spożywczym:• Innym typem produkcji, w którym wykorzystuje się

drobnoustroje w procesach technologicznych jest produkcja mleczarska wykorzystująca zjawisko zakwaszania produktów mlecznych oraz poddawanie ich pod działanie pleśni.

• Procesy biochemiczne z udziałem mikroorganizmów wykorzystuje się również na skalę przemysłową w przemyśle alkoholowym i gorzelniczym.


spożywczym.Pozytywna rola drobnoustrojów w przemyśle

spożywczym:• Drobnoustroje wykorzystywane są w procesach

wytwórczych w produkcji piekarsko –ciastkarskiej jako czynnik ułatwiający spulchnianie ciast (np.: bakterie kwasu mlekowego wywołujące fermentację kwasów piekarskich lub drożdże wywołujące fermentacjęalkoholową ciast pszennych – drożdżowych.


spożywczym.Negatywna rola drobnoustrojów w przemyśle

spożywczym:• Mikroorganizmy mogą być przyczyną powstawania

wielu wad technologicznych żywności rozpoczynając od procesów gnilnych aż do powstania zapleśnień.

• Zmiany mikrobiologiczne zachodzące w produktach mogą przyczyniać się do powstania zatrućpokarmowych i inwazji bakteryjnej.

Pozytywna i negatywna rola drobnoustrojów w przemyśle .

Wady spowodowane przez drobnoustroje wynikaćmogą z dwóch źródeł:

• a) Zakażenia pierwotne – powstają ze skażonych surowców.

• b) Zakażenia wtórne – są to zakażenia wywołane wadliwym procesem technologicznym lub niewłaściwymi warunkami magazynowania.

Zastosowanie drożdży w produkcji w przetwórstwie

żywności.Są to najczęściej drożdże prasowane lub niekiedy

suszone. Mają one zdolność przeprowadzania fermentacji

alkoholowej w cieście.Wytwarzający się w czasie tego procesu dwutlenek

węgla, spulchnia ciasto nadając mu charakterystyczną porowatość.

Drożdże fermentują początkowo cukry proste zawarte w mące, a następnie maltozę tworzącą się ze skrobi pod wpływem enzymu amylazy.

Zdolność zatrzymywania wytworzonego dwutlenku węgla zależy z kolei od jakości glutenu (są to dwa białka: gliadyna i gluteina).

Przydatność technologiczna bakterii w przemyśle

spożywczym.Bakterie wykorzystywane są w procesach

technologicznych, czego przykładem mogą byćbakterie posiadające zdolność wywoływania procesów fermentacyjnych:

• · Bakterie mlekowe – wywołujące fermentacjęmlekową posiadają zdolność rozkładu skrobi (węglowodanu zawartego w mące) w wyniku czego, w reakcji fermentacji mlekowej powstaje kwas mlekowy, dwutlenek węgla oraz inne substancje chemiczne.

Zjawisko fermentacji mlekowej wykorzystywane jest przede wszystkim w zakładach mleczarskich i piekarskich.

Przydatność technologiczna bakterii w przemyśle

spożywczym.• · Bakterie octowe – wywołują fermentację

octową. Zjawisko to wykorzystywane jest podczas produkcji octu i kwasu octowego.

• · Bakterie okrężnicy – stanowią normalnąmikroflorę organizmu człowieka, z punktu widzenia fizjologii człowieka są one pożądane gdyżpodnoszą kwaśność przewodu pokarmowego, zapobiegając rozwojowi innych szkodliwych form.

Mikroflora szkodliwa dla procesów technologicznych

i zdrowia człowieka:• Bakterie okrężnicy – pożądane z punktu

widzenia człowieka mogą powodować wady w żywności ich obecność w produktach spożywczych świadczy o złym stanie higienicznym produktu.

Bakterie te powodują np.: zaburzenia procesu technologicznego serów, a niektóre szczepy tych bakterii są silnie chorobotwórcze.


i zdrowia człowieka:

• Salmonella – jest to bakteria wywołująca tzw. rzekomy dur brzuszny.

Bakterie te najczęściej przedostają się do żywności podczas obróbki jaj gdyż duże ich siedliska bytująna zewnętrznej warstwie skorupy jaj.


i zdrowia człowieka:

• Gronkowce – drobnoustroje te posiadają zdolnośćrozkładu cukrów i białek podczas tego procesu do środowiska przenikają produkty przemiany materii w postaci silnie trujących toksyn wywołujących poważne zatrucia pokarmowe.

Do najgroźniejszych z punktu widzenia technologicznego należy gronkowiec złocisty, który przedostaje się do produktów zawierających duże ilości białek i cukrów. Dotyczy to głównie takich produktów jak: kremy z wykorzystaniem śmietany oraz lody.

KONIEC

mikrobiologia spożywcza. - mamz.plmamz.pl/almanach/skrypty/pokazy/mikrobiologia.pdf · pozytywna i...

Documents